在最基本的級別，中樞神經系統的作用是從一個儲存格，給其他人，或對他人身體的一部分發送信號。有兩個儲存格可以將信號發送到其他儲存格的基本方法。最簡單就是釋放進入內部的血液迴圈，稱為激素的化學品，以便他們可以傳播到遠端網站。此"廣播節目"模式下的信號，相對於中樞神經系統提供"點對點"信號 — — 神經元專案特定目標領域，其軸突和突觸連接與特定目標儲存格。因此，神經信號是能夠多層次較高的特異性比激素信號。它也是要快得多： 最快的神經信號速度超過 100 米每秒。
一個更綜合的水準，在中樞神經系統的主要功能是控制身體。這種一致性，因為谷氨酸能細胞是常被稱為"興奮性神經元"和"抑制神經元"作為安基細胞。嚴格地說，這是濫用的術語 — — 它是受體的興奮性和抑制性，不是神經元 — — 但它很常見，即使在學術刊物。
一個非常重要的子集的神經突觸都能形成記憶痕跡的突觸強度長期依賴活動的變化。最著名的神經形式是記憶的一個稱為長時程增強 (縮寫 LTP），于要使用行事的神經遞質谷氨酸受體稱為 NMDA 受體的一種特殊類型的神經突觸的過程。NMDA 受體有"聯想"的屬性： 如果大約在同一時間在兩個突觸中涉及的兩個儲存格都被啟動，通道將打開，允許鈣流入目標儲存格。鈣進入啟動第二信使梯級，最終形成的谷氨酸受體的目標儲存格，從而提高有效強度的突觸數量的增加。這種強度變化可以持續幾個星期或更長時間。自 1973 年 LTP 的發現，許多其他類型的突觸記憶痕跡已找到涉及增加或減少的突觸強度不同的條件，所致，和上次變長時間。所有這些形式的突觸的適應性，採取集體，會引起神經可塑性，要就是中樞神經系統以使自己適應環境變化的能力。
神經電路與系統
將信號發送到其他儲存格的基本神經元功能包括神經元信號互相交換的能力。網路形成的神經元相互聯繫組有能力的各種功能，包括功能檢測、 模式生成和時機。事實上，很難將限制分配給能用神經網路進行資訊處理的類型： 沃倫叔侄和沃爾特 · 皮特顯示于 1943 年甚至從大大簡化的數學抽象的神經元組成的網路是通用計算的能力。查理斯 · 謝林頓，在他有影響力的 1906年書一體化行動的中樞神經系統，開發更多的細節，刺激反應機制的概念和行為主義，主導通過 20 世紀中葉的心理學的學派試圖刺激-反應方面解釋人類行為的方方面面。
但是，電生理學，在 20 世紀初開始，1940 年代，達到高效率的實驗研究表明中樞神經系統中含有許多機制生成方式的活動本質上，無需外部的刺激。神經元發現能生產產品的動作電位，定期序列或序列的掃射，甚至完全隔離。當本質上活躍神經元相互連接時複雜的電路中時，生成複雜的時空格局的可能性變得廣泛得多。
反射和其他的刺激-反應電路
最簡單的神經電路類型是反射弧，這與感官輸入開始和結束與電機輸出，通過一系列的神經元之間。
在現實中，此 straightfoward 架構是受到許多併發症。
最簡單的反應可能介導躺在完全在脊髓內的電路，雖然更複雜反應依賴于大腦中的信號處理。
特徵檢測是從組合的感覺信號中提取生物相關資訊的能力。
固有模式代
雖然刺激反應機制是最容易理解，中樞神經系統也是能夠控制身體不需要外部的刺激，通過內部的方式生成活動的節奏。由於電壓敏感離子通道中的神經元膜可嵌入的品種，許多類型的神經元都能，即使是在分離，動作電位或高速突與 quiessence rhymthic 更替的節奏序列生成。時是內在節奏的神經元興奮或抑制神經突觸的相互連接，生成的網路有各種各樣的動力學行為，包括吸引子動力學、 週期性和甚至混亂。生成時空結構化的輸出，而不需要相應的時空結構化的刺激，使用它的內部結構的神經元網路稱為中樞模式發生器。
內部模式代經營範圍廣的時間尺度，從毫秒到幾小時或更長時間。最重要的時間格局類型之一是晝夜節律性 — — 即節律週期為大約 24 小時。所有的動物，已有顯示控制的行為，例如睡眠覺醒週期的晝夜更替的神經活動，晝夜節律波動。可以追溯到上世紀 90 年代的實驗研究表明節律由"遺傳時鐘"組成的一組特殊的基因的表達水準上升，跌倒了一天的課程。動物昆蟲和脊椎動物等不同共用類似遺傳時鐘系統。生物鐘受光，但繼續操作時甚至保持恒定的光線水準和沒有其他外部的時間每日提示的可用。生物鐘基因表達在中樞神經系統的很多部分，以及許多週邊的器官，但在哺乳動物中所有這些"組織時鐘"都保存同步由來自在大腦的一個叫做視交叉上核的一小部分主計時員的信號。
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